(57)【要約】【課題】点灯回路から見た負荷電流を低減しながら、２灯以上の無電極放電灯を直列接続した状態で確実に始動点灯できて、始動後の消灯や立ち消えの発生しない安定点灯が可能な無電極放電灯の点灯装置を提供すること。【解決手段】２個以上直列接続された整合回路で構成された出力回路部に前記誘導コイルと前記コアとを介して接続された２個以上の前記無電極放電灯を直列点灯するという構成により、負荷電流の少ない、２灯以上の無電極放電灯を直列接続した状態で確実に始動点灯できて、始動後の消灯や立ち消えの発生しない安定点灯が可能になる。【選択図】図１
2007265901.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
複数の無電極放電灯と、
前記複数の無電極放電灯にそれぞれ近接配置され、磁性体で構成されている複数のコアと、
前記複数のコアに巻装されている誘導コイルと、
前記誘導コイルに高周波電流を供給するための高周波電源と、
前記高周波電源と前記誘導コイルとの間に介設され、インピーダンス整合を行う複数の整合回路とを備えた無電極放電灯の点灯装置であって、
前記整合回路は、
前記高周波電源に接続されているコイルと、前記コイルに接続され互いに並列接続されている第１及び第２のコンデンサとを備え、前記第１のコンデンサは、前記第２のコンデンサを介して前記誘導コイルのうち一方の誘導コイルに並列接続されている第１の整合回路と、
互いに並列接続されている第３及び第４のコンデンサを備え、前記第３のコンデンサは、前記第４のコンデンサを介して他方の誘導コイルに並列接続されている、少なくとも１つの第２の整合回路とを備え、
前記第１の整合回路と前記第２の整合回路とは、前記高周波電源側から見て直列接続されていることを特徴とする無電極放電灯の点灯装置。
【請求項２】
前記整合回路は、
２個の入力端子と、その２個の入力端子間に直列接続された第１のコイルと第１のコンデンサとの直列回路と、第１の出力端子と、前記第１のコイルと第１のコンデンサとの接続点に一方の端子が接続され他方の端子が前記第１の出力端子に接続されている第２のコンデンサと、前記第１のコンデンサと前記入力端子との接続点に接続された第２の出力端子とで構成され、前記高周波電源の出力端子に直列接続された前記複数の整合回路で構成された出力回路において、前記高周波電源の高電圧側の出力端子に接続された第１の整合回路を除く残りの整合回路において、それらの整合回路が前記第１のコイルを省いて直列接続した構成として、前記出力回路部に前記誘導コイルと前記コアとを介して接続された２個以上の前記無電極放電灯を直列点灯させている請求項１記載の無電極放電灯の点灯装置。
【請求項３】
前記高周波電源の出力段が、フルブリッジ回路で構成されている請求項１、２のいずれかに記載の無電極放電灯の点灯装置。
【請求項４】
前記無電極放電灯を点灯させた後、前記無電極放電灯の駆動周波数を変化させるよう制御する周波数制御部を備えた請求項１〜３のいずれかに記載の無電極放電灯の点灯装置。
【請求項５】
前記誘導コイルに流れる電流または前記誘導コイルの両端の電圧に基づき前記無電極放電灯の点灯状態を検出し、その検出結果に基づき前記高周波電源の駆動周波数を連続的または段階的に上昇させるよう制御する周波数制御部を備えた請求項１〜３のいずれかに記載の無電極放電灯の点灯装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、高周波電源から誘導コイルに高周波電流を供給して、その誘導コイルに近接する無電極放電灯を点灯させる無電極放電灯の点灯装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来、無電極放電灯点灯装置は、特許文献１に開示されている構成がある。
【０００３】
特許文献１に開示されている構成は、図８及び図９に示すように、管体をループ形状に形成した無電極放電灯（バルブ）１に、誘導コイル３ａが巻回されているコア２ａと、誘導コイル３ｂが巻回されているコア２ｂとが保持されている。ここで、図８に示すように、２つのコア２ａ及び２ｂは、点灯回路１０からのエネルギーを効率よく利用するために、無電極放電灯１の延長方向における２箇所に略等間隔に配置されている。また、無電極放電灯１の内面には、蛍光物質が塗布されている。
【０００４】
また、誘導コイル３ａ及び３ｂは、商用電源９から給電されている点灯回路１０に接続されている。このような構成において、無電極放電灯１に封入された放電ガスを、誘導コイル３ａ及び３ｂによる電磁誘導により、励起発光させている。
【０００５】
無電極放電灯点灯装置の具体的な構成は、図１０に示すように、管体によって矩形状のループ形状に形成され水銀蒸気を含む放電ガスが封入されている無電極放電灯１ａと、無電極放電灯１ａの長手方向両端部をそれぞれ囲む２つのリング状のコア２ａ及び２ｂと、各コア２ａ及び２ｂにそれぞれ巻装された誘導コイル３ａ及び３ｂと、直流電源８、高周波電源７、整合回路４を含み誘導コイル３ａ及び３ｂに接続された点灯回路１０とを備えている。
【０００６】
また、整合回路４を介して誘導コイル３ａ及び３ｂに高周波電流を流す高周波電源７が設けられ、この高周波電源７にはＡＣ商用電源９からの交流電力を直流電力に変換する直流電源８によって直流電力が供給される構成になっている。ここで、高周波電源７は、スイッチング素子ＳＷ１、ＳＷ２（図１０ではＦＥＴ）を含み、このスイッチング素子ＳＷ１とＳＷ２を例えば発信器（図略）の出力により交互にＯＮまたはＯＦＦさせて、直流電源８からの直流電力を高周波電力に変換し、その高周波電力を誘導コイル３ａ及び３ｂに供給するように構成される。
【０００７】
以下、動作について説明する。
【０００８】
図１０において、無電極放電灯点灯装置は、高周波電源７から出力される数百ｋＨｚ程度の高周波電流が誘導コイル３ａ及び３ｂに通電されると、電磁誘導によって放電が発生し、放電ガスが励起されて紫外線が発生する。この紫外線が無電極放電灯１ａの内面に塗布された蛍光物質により可視光に変換される。
【０００９】
図１０に示すような無電極放電灯装置においては、放電の開始時には高周波電源７から供給される電流によって、誘導コイル３ａ及び３ｂが高周波電磁場を発生し、無電極放電灯１ａ内において誘導コイル３ａ及び３ｂが発生させる電磁界の最も強くなる巻線近傍において、放電の種火が発生する。なお、このような放電を「Ｅ放電」と呼ぶ。Ｅ放電は、プラズマ密度の低い微弱な放電動作である。
【００１０】
さらに、無電極放電灯１ａ内に誘導される誘導高周波電磁場が、無電極放電灯１ａ内に封入された希ガス及び水銀原子の電離を加速させることで、誘導コイルと同心円状の放電リングプラズマが形成され、誘導コイル３ａ及び３ｂからプラズマへ効率よくエネルギーを伝達させることができる。なお、このような放電を「Ｈ放電」と呼ぶ。Ｈ放電は、プラズマ密度の高い放電動作である。
【００１１】
このようにして、微弱でプラズマ密度の低いＥ放電から、約１桁プラズマ密度の高いＨ放電へモードジャンプする。プラズマ中では、水銀の原子が電子によって共鳴準位に励起され、その励起された水銀原子が基底状態に脱励起する際に、主に紫外線を放射する。放射される紫外線は、放電容器の内壁に塗布された蛍光体層によって可視光に変換される。
【００１２】
Ｅ放電の領域では、一般的に、プラズマ密度が低いことから発光に必要な紫外線の放射量も相対的に低く、ランプの放電形態としては通常使用されない。さらに、誘導コイル３にかかる電圧が高く、誘導コイル３ａ及び３ｂに流れる電流値も高くなることから、コイル部分での損失が大きい。そのため、コイル部分での発熱によるコイルの耐熱寿命特性の低下や、コイル巻線間での絶縁破壊に対する信頼性の低下を引き起こす。さらに、誘導コイルへより大きな電流及び電圧を供給しなくてはならないため、整合回路４にかかる電気的ストレスが大きくなる。これにより、点灯回路の寿命・信頼性が著しく低下することとなる。そのため、ランプとして実際に使用される領域は、前述のＨ放電である。
【００１３】
Ｈ放電は、無電極放電灯１内に形成されたプラズマリングを２次側のコイルと見なせ、１次側の誘導コイルとの間で相互誘導を行うトランスとして見なせる。Ｈ放電は、一般的に、誘導コイル３にかかる電圧が低くて済み、かつ、誘導コイル３ａ及び３ｂに流れる電流値が低くて済むことから、コイルと回路素子に対する信頼性も高い。そのため、十数〜数百Ｗの高出力な無電極放電灯装置として商品化されているものは、全てこのＨ放電が利用されている。
【００１４】
近年、この無電極放電灯を使って、１つの高周波電源で構成される１つの点灯回路で複数の無電極放電灯を同時点灯させる要望がでてきている。例えば、１つの点灯回路１０に、２灯の無電極放電灯を並列接続して点灯させる構成がある。しかし、無電極放電灯には、個体ごとに点灯精度のバラツキによる始動時間差が必ずあるので、一方の無電極放電灯が始動点灯すると、始動電圧（高圧）が点灯電圧（低圧）に移行するため、残りの無電極放電灯には十分な始動電圧が得られなくなり、点灯始動するまでに時間がかかったり、点灯始動できない状態が生じる。
【００１５】
図１１は、点灯始動時の誘導コイル両端の電流及び電圧波形を示している。ランプＡは最初に点灯始動される無電極放電灯（例えば無電極放電灯１ａ）、ランプＢはランプＡの後に点灯始動される無電極放電灯（例えば無電極放電灯１ｂ）を指している。図１１（ａ）はランプＡを点灯始動させる際の電流波形を示し、図１１（ｂ）は両方の無電極放電灯を点灯させる際の電圧波形を示し、図１１（ｃ）はランプＢを点灯始動させる際の電流波形を示している。
【００１６】
図１１（ａ）に示すように、ランプＡが点灯始動されると、所定の始動電流が誘導コイルの両端に印加されて、誘導コイルが電磁誘導されてＥ放電を開始する。次に、Ｅ放電によって発生したプラズマに、誘導コイルからエネルギーが供給されて、Ｈ放電に移行される。これにより、ランプＡを点灯させることができる。
【００１７】
ランプＡを点灯始動時においてＥ放電を発生させると、プラズマ中を電流が流れるため、図１１（ｃ）に示すようにランプＢに接続されている誘導コイルの両端電流が低下する。そのため、誘導コイル両端で発生する誘導起電圧はその分低下する。よって、ランプＢにおいては、Ｈ放電に必要な電圧を誘導コイルから得られず、Ｅ放電が継続され、点灯始動性が低下するか点灯始動できない状態になる。
【００１８】
このような状態を回避するために、図１２に示すように、整合回路４と、互いに並列接続された無電極放電灯１ａ及び１ｂとの間にバランサー１３を接続している。バランサー１３を接続することで、一方の無電極放電灯（例えば１ａ）が始動点灯して点灯電圧（低圧）に移行しても、残りの無電極放電灯（例えば１ｂ）が始動電圧を得ることができ、始動点灯することができる。
【特許文献１】米国特許第５，８３４，９０５号明細書
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【００１９】
しかしながら、特許文献１に開示されている構成は、無電極放電灯１ａ及び１ｂを並列接続しているため、高周波電源７側から見た各無電極放電灯１ａ及び１ｂにおける負荷電流が大きくなってしまう。負荷電流が大きくなると、高周波電源７を構成しているパワースイッチング素子のロスも大きくなり、回路効率が悪くなってしまうという問題がある。
【００２０】
また、無電極放電灯１ａ及び１ｂの始動時と点灯後とで、整合回路と誘導コイルと無電極放電灯との固有共振周波数特性が変化するため、高周波電源７の駆動周波数に対してズレが発生して、無電極放電灯１ａ及び１ｂの立ち消え現象が発生する場合があるという問題がある。
【００２１】
また、点灯始動を良好にするために、図１２に示すようなバランサー１３が必要であり、回路構成が複雑になったり、コストアップにつながるという問題がある。
【００２２】
本発明は、上記問題に鑑みてなされたものであり、点灯回路から見た負荷電流を低減させ、２灯以上の無電極放電灯を確実に始動点灯できる構成を、低コストに実現可能な無電極放電灯の点灯装置を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【００２３】
上記目的を達成するために本発明の無電極放電灯の点灯装置は、複数の無電極放電灯と、前記複数の無電極放電灯にそれぞれ近接配置され、磁性体で構成されている複数のコアと、前記複数のコアに巻装されている誘導コイルと、前記誘導コイルに高周波電流を供給するための高周波電源と、前記高周波電源と前記誘導コイルとの間に介設され、インピーダンス整合を行う複数の整合回路とを備えた無電極放電灯の点灯装置であって、前記整合回路は、前記高周波電源に接続されているコイルと、前記コイルに接続され互いに並列接続されている第１及び第２のコンデンサとを備え、前記第１のコンデンサは、前記第２のコンデンサを介して前記誘導コイルのうち一方の誘導コイルに並列接続されている第１の整合回路と、互いに並列接続されている第３及び第４のコンデンサを備え、前記第３のコンデンサは、前記第４のコンデンサを介して他方の誘導コイルに並列接続されている、少なくとも１つの第２の整合回路とを備え、
前記第１の整合回路と前記第２の整合回路とは、前記高周波電源側から見て直列接続されている。
【発明の効果】
【００２４】
本発明によれば、点灯回路から見た負荷電流を低減させて回路効率を良好にすることができる。また、２灯以上の無電極放電灯を確実に始動点灯できる。また、部品点数を削減できるので、コストダウンすることができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２５】
本発明の無電極放電灯の点灯装置において、前記整合回路は、２個の入力端子と、その２個の入力端子間に直列接続された第１のコイルと第１のコンデンサとの直列回路と、第１の出力端子と、前記第１のコイルと第１のコンデンサとの接続点に一方の端子が接続され他方の端子が前記第１の出力端子に接続されている第２のコンデンサと、前記第１のコンデンサと前記入力端子との接続点に接続された第２の出力端子とで構成され、前記高周波電源の出力端子に直列接続された前記複数の整合回路で構成された出力回路において、前記高周波電源の高電圧側の出力端子に接続された第１の整合回路を除く残りの整合回路において、それらの整合回路が前記第１のコイルを省いて直列接続した構成として、前記出力回路部に前記誘導コイルと前記コアとを介して接続された２個以上の前記無電極放電灯を直列点灯させている構成としてもよい。
【００２６】
また、前記高周波電源の出力段が、フルブリッジ回路で構成してもよい。このような構成により、高周波電源の出力電圧を大きくすることが可能となり、次段の整合回路に供給する電圧も大きくでき、無電極放電灯に供給できる電圧も大きくできる。よって、無電極放電灯に供給できる電圧も大きくできるので、反対に電流を低減でき、点灯回路から見た負荷電流を低減することができ、２灯以上の無電極放電灯を直列接続した状態で確実に始動点灯できる無電極放電灯の点灯装置を提供できる。
【００２７】
また、前記無電極放電灯を点灯させた後、前記無電極放電灯の駆動周波数を変化させるよう制御する周波数制御部を備えた構成としてもよい。これにより、立ち消えなどのない、さらに安定な点灯状態が得られる効果を発揮する。
【００２８】
また、前記誘導コイルに流れる電流または前記誘導コイルの両端の電圧に基づき前記無電極放電灯の点灯状態を検出し、その検出結果に基づき前記高周波電源の駆動周波数を連続的または段階的に上昇させるよう制御する周波数制御部を備えた構成としてもよい。これにより、立ち消えなどのない、さらに安定な点灯状態が得られる効果を発揮する。
【００２９】
（実施の形態１）
図１は、本発明の第１の実施形態における無電極放電灯の点灯装置の構成を模式的に示している。
【００３０】
図１において、点灯回路１０は、入力側に商用電源９が接続され、負荷側に複数の無電極放電灯１ａ及び１ｂが接続されている。無電極放電灯１ａ及び１ｂは、それぞれ矩形状のループ形状に形成された管体内に、水銀蒸気を含む放電ガスが封入されて構成されている。また、無電極放電灯１ａ及び１ｂの内面には、蛍光物質が塗布されている。なお、本実施の形態では、２灯の放電灯（無電極放電灯１ａ、１ｂ）を点灯させる構成について示しているが、３灯以上の場合であっても、誘導コイルやコアの構成は同様である。
【００３１】
コア２ａ〜２ｄは、リング状を成しており、無電極放電灯１ａ及び１ｂの長手方向両端部に配されている。本実施の形態では、無電極放電灯１ａにはコア２ａ及び２ｂが配され、無電極放電灯１ｂにはコア２ｃ及び２ｄが配されている。なお、無電極放電灯に対するコアの配置については、前述の図８及び図９に示す。
【００３２】
誘導コイル３ａ〜３ｄは、それぞれコア２ａ〜２ｄに巻回されている。誘導コイル２ａと２ｂは、並列接続されて、両端が第１の整合回路４に接続されている。また、誘導コイル２ｃと２ｄは、並列接続されて、両端が第２の整合回路５に接続されている。
【００３３】
点灯回路１０は、商用電源９から出力される交流電力を直流電力に変換する直流電源８と、直流電源８から出力される直流電力を高周波電力に変換する高周波電源７と、高周波電源７と負荷（無電極放電灯１ａ及び１ｂなど）との間でインピーダンス整合を行う第１の整合回路４及び第２の整合回路５を含んだ出力回路６とを備えている。
【００３４】
第１の整合回路４は、コイルＬ１と、並列接続されたコンデンサＣ１及びＣ２とが、接続されて構成されている。また、高周波電源７に接続されている入力端子がコイルＬ１の一端（入力端子）に接続され、コンデンサＣ１及びＣ２の他端（出力端子）は誘導コイル３ａ及び３ｂに接続されている。
【００３５】
第２の整合回路５は、コンデンサＣ３及びＣ４が並列接続されて構成されている。コンデンサＣ３及びＣ４の一端は、第１の整合回路４（コンデンサＣ１）に接続され、他端は誘導コイル３ｃ及び３ｄに接続されている。すなわち、コンデンサＣ３は、コンデンサＣ４を介して誘導コイル３ｃ及び３ｄに並列接続されている。また、第２の整合回路５には、第１の整合回路４に配されているようなコイルは配されていない。すなわち、第２の整合回路５においては、整合手段を構成しているコイルが省かれている。また、第１の整合回路４と第２の整合回路５は、高周波電源７側から見て直列接続されている。
【００３６】
高周波電源７は、スイッチング素子ＳＷ１、ＳＷ２（例えばＦＥＴで構成）が含まれ、このスイッチング素子ＳＷ１とＳＷ２を、例えば発信器（図略）からの制御信号により交互にＯＮまたはＯＦＦさせて、直流電源８からの直流電力を高周波電力に変換している。変換された高周波電力は、高周波電源７の高電圧側の出力端子に接続された第１の整合回路４を介して誘導コイル３ａ及び３ｂに供給されているとともに、第２の整合回路５を介して誘導コイル３ｃ及び３ｄに供給されるように構成されている。
【００３７】
以下、その動作及び作用について説明する。
【００３８】
図１において、無電極放電灯点灯装置は、高周波電源７から出力される数百ｋＨｚ程度の高周波電流が誘導コイル３ａ〜３ｄに通電されると、無電極放電灯１ａ及び１ｂの内部において、電磁誘導によって放電が発生し、放電ガスが励起されて紫外線が発生する。この紫外線が、無電極放電灯１ａ及び１ｂの内面に塗布された蛍光物質により、可視光に変換される。これにより、無電極放電灯１ａ及び１ｂを点灯させることができる。
【００３９】
本実施の形態では、第１の整合回路４にはコイルＬ１を備えているが、第２の整合回路５にはコイルを備えていない。このように、第２の整合回路５にコイルが配されていなくても、第１の整合回路４と第２の整合回路５とが直列接続されているため、両方の整合回路には安定した高周波電流が印加され、第１の整合回路４のコイルＬ１のみで、第１の整合回路４と第２の整合回路５とを動作させることができる。よって、それぞれの整合回路４及び５に接続された誘導コイル３ａ〜３ｄに、それぞれの無電極放電灯１ａ及び１ｂを始動点灯させるのに必要な高周波電流を供給させることができ、無電極放電灯１ａ及び１ｂを始動点灯させることができる。これはすなわち、高周波電源側から見て２個の無電極放電灯を直列点灯させていることになる。
【００４０】
図２は、本実施形態により２個の無電極放電灯を始動点灯させた時の、各々の誘導コイルの始動電圧波形を示す。図２（ａ）はランプＡを点灯始動させる際の電圧波形を示し、図２（ｂ）はランプＢを点灯始動させる際の電圧波形を示している。ランプＡは、最初に点灯始動される無電極放電灯で、例えば図１における無電極放電灯１ａに相当する。ランプＢは、ランプＡの後に点灯始動される無電極放電灯で、例えば図１における無電極放電灯１ｂに相当する。
【００４１】
図２（ａ）に示すように、ランプＡが点灯始動されると、所定の始動電圧が誘導コイルの両端に印加されて、誘導コイルが電磁誘導されてＥ放電を開始する。次に、Ｅ放電によって発生したプラズマに、誘導コイルからエネルギーが供給されて、Ｈ放電に移行される。これにより、ランプＡを点灯させることができる。
【００４２】
ここで、第１の整合回路４と第２の整合回路５とは直列接続されているため、図２（ｂ）に示すように、ランプＡにおいてＥ放電を発生させても、ランプＢに接続されている誘導コイルの両端電流は低下しない。したがって、ランプＢは、ランプＡのＨ放電から遅れたタイミングで、Ｈ放電に移行させることができ、点灯始動させることができる。このように、始動特性が異なる２個の無電極放電灯を、確実に始動点灯させることができる。
【００４３】
以上のように本実施の形態の無電極放電灯の点灯装置は、高周波電源７から見た負荷電流が直列接続されているため、複数の無電極放電灯１ａ及び１ｂは一灯分相当になり、並列接続の場合に比べて負荷電流を低減させることができる。負荷電流を低減させることで、消費電力を低減させることができるとともに、高周波電源７を構成するパワースイッチング素子のロスが小さくなり、回路効率を改善することができる。
【００４４】
また、複数の整合回路４及び５が、それぞれの無電極放電灯１ａ及び１ｂの誘導コイルに対して独立して高周波電流を同時に供給することができるため、それぞれの無電極放電灯１ａ及び１ｂを確実に始動点灯させることができる。
【００４５】
さらに、高周波電源７の高電圧側の出力端子に接続された第１の整合回路４のみにコイルを配し、他の整合回路（図１においては第２の整合回路５）においてはコイルを省いたことにより、部品点数が削減され、コストダウンすることができる。また、構成が簡略化され、点灯回路を小型化することができる。
【００４６】
なお、本実施の形態では、２個の整合回路と２個の無電極放電灯の場合を示したが、これに限定されることなく、２個以上の整合回路と無電極放電灯の場合でも良い。
【００４７】
また、１個の無電極放電灯に対して２組の誘導コイルとコアを並列接続する構成を示したが、これに限定されることなく、１個の無電極放電灯に対して３組以上の誘導コイルとコアの組み合わせでもよい。また、１組の誘導コイルとコアの組み合わせでも良い。
【００４８】
（実施の形態２）
図３は、第２の実施形態における無電極放電灯の点灯装置を示すものである。図３において、実施形態１の構成と異なる点は、高周波電源１１の出力段をフルブリッジ回路で構成した点である。なお、実施形態１と同一の構成については、同一の符号を記して説明を省略する。
【００４９】
出力段にフルブリッジ回路方式を用いた高周波電源１１によって、実施形態１に示す出力段にハーフブリッジ回路方式を用いた高周波電源７に比べて、約２倍の出力電圧が得られる。
【００５０】
図４は、高周波電源１１の次段に配されている出力回路６に印加される電圧波形を示す波形図である。直流電源８の出力電圧をＶｄｃ（一定）とすると、図４（ａ）はハーフブリッジ回路のときの出力電圧波形で、その電圧値はＶｄｃ（Ｖ）である。これに対し、図４（ｂ）に示すように、フルブリッジ回路のときの出力電圧波形は、２Ｖｄｃ（Ｖ）の電圧が得られる。
【００５１】
このように、フルブリッジ回路方式の方が、高周波電源の出力電圧を高くすることができるので、より多くの整合回路と無電極放電灯との組み合わせを直列接続して配することができる。
【００５２】
さらに、各無電極放電灯の誘導コイルに供給できる電圧を大きくできるので、電圧を大きくした分電流を低減させると、高周波電源から見た負荷電流を低減することができ、回路効率アップに効果を発揮できる。
【００５３】
以上のように本実施形態の無電極放電灯の点灯装置では、高周波電源１１の出力段にフルブリッジ回路方式を用いているので、よりたくさんの整合回路と無電極放電灯との組み合わせを直列に接続でき、高周波電源から見た負荷電流を低減でき、回路効率アップを実現できる。
【００５４】
（実施の形態３）
図５は、本発明の第３の実施形態における無電極放電灯の点灯装置を示すものである。図５において、実施形態１の構成と異なる点は、高周波電源７の駆動周波数を始動時と点灯時とで変化させるための周波数制御部１２を設けた点である。実施形態１と同一の構成は同一の符号を記して説明を省略する。
【００５５】
周波数制御部１２は、高周波電源７の駆動周波数を制御することができる。ここで、周波数制御部１２は、図示されていないが無電極放電灯の誘導コイルの電圧・電流などを検出して、動作状態を判別できる機能も有しており、無電極放電灯１ａ及び１ｂの動作状態に連動させて高周波電源７の駆動周波数を制御している。
【００５６】
図６に無電極放電灯の始動時と点灯後の固有共振周波数特性を示している。
【００５７】
無電極放電灯１ａ及び１ｂを点灯始動させる際、高周波電源７は出力する高周波電流の周波数を、整合回路４及び５の共振周波数に適合させることで、無電極放電灯１ａ及び１ｂを点灯始動させることができる。また、点灯始動時（Ｅ放電時）と点灯後（Ｈ放電時）とで、整合回路の共振周波数が変わるので、それに連動して高周波電源７の駆動周波数も変更させている。
【００５８】
図６において、実線の特性曲線は、無電極放電灯が点灯始動する時の固有共振周波数特性を示している。また、ｆ01は固有共振周波数で、ｆd1は点灯後に誘導コイルのインダクタンス成分が低下することを考慮して設定されている駆動周波数であり、ｆ01＞ｆd1の関係である。また、点線の特性曲線は、無電極放電灯の点灯後の固有共振周波数特性を示している。また、ｆ02は固有共振周波数で、ｆd2は点灯後に誘導コイルのインダクタンス成分が低下することを考慮して設定されている駆動周波数であり、ｆ02＞ｆd2の関係である。
【００５９】
無電極放電灯が点灯始動する時（Ｅ放電）の固有共振周波数ｆ０１は、点灯後（Ｈ放電）にはｆ02に移行する。これは、点灯後に誘導コイルの負荷側のインダクタンス成分が低下することにより、見かけ上、誘導コイルのＬ値が下がるからであり、無電極放電灯の固有共振周波数が高くなり、固有共振周波数特性が高周波側に移動する。
【００６０】
Ｈ放電に移行されると、高周波電源７は、駆動周波数をｆd1に設定してａ点の共振電流で駆動させようとするが、点灯後に固有共振周波数特性が図中点線の特性に移行されるため、実際にはｂ点の共振電流で駆動させることになる。ｂ点の共振電流はａ点の共振電流に比べて相当低いため、点灯に必要な共振電流レベルが得られず、不点灯になるなど安定点灯させることができない。
【００６１】
これを防止するために、周波数制御部１２により、点灯後（Ｈ放電移行後）の高周波電源７の駆動周波数をｆd1からｆd2に上昇させて、動作点をｃ点に移動させている。これにより、駆動周波数ｆd2での駆動により点灯に必要な共振電流レベルが得られるので、安定した点灯動作を行うことができる。
【００６２】
以上のように、本実施形態の無電極放電灯の点灯装置では、無電極放電灯を点灯させた後、その無電極放電灯の駆動周波数を変化させるための周波数制御部１２を備えているので、点灯後に無電極放電灯の固有共振周波数特性が変化しても、立ち消えのない安定な点灯動作を実現できる。
【００６３】
なお、本発明では整合回路４及び５には、第１のコイルＬ１と第１のコンデンサＣ１との直列回路を構成する第１のコンデンサＣ１に、誘導コイル３と直列共振回路を構成するコンデンサＣ２との直列回路を並列に接続して構成しているが、例えば、図７に示すように、誘導コイル３と第３のコンデンサＣ３との並列共振回路を構成する整合回路でもよい、
さらに図７、図８に示した構造の無電極放電灯では、無電極放電灯１に発生するプラズマと誘導コイル３からのエネルギーカップリングが非常に良いので、部品点数の少ない直列共振回路による本発明の整合回路と組み合わた方が、トータル効率で優位性があり好ましい。
【００６４】
上述したように本発明の無電極放電灯の点灯装置は、点灯回路から見た負荷電流を低減し、回路効率改善をはかりながら、２灯以上の無電極放電灯を直列接続した状態で、確実に始動点灯でき安定な点灯動作を実現・提供できる。
【００６５】
なお、本発明は以下の実施形態に限定されない。
【産業上の利用可能性】
【００６６】
本発明の無電極放電ランプは、製造上容易で低コストな手段でランプの放電始動および回路効率を改善することができるので、一般施設、屋内外用照明等として有用である。
【図面の簡単な説明】
【００６７】
【図１】実施の形態１（直列接続、Ｌ１を省く）における無電極放電灯の点灯装置の構成を示す回路図
【図２】図１における無電極放電灯の点灯装置の始動点灯時における各誘導コイル両端の電圧波形を示す波形図
【図３】実施の形態２（フルブリッジ回路方式）における無電極放電灯の点灯装置の構成を示す回路図
【図４】図３における無電極放電灯の点灯装置の高周波電源における各出力電圧波形を示す波形図
【図５】実施の形態３（周波数制御）における無電極放電灯の点灯装置の構成を示す回路図
【図６】図５における無電極放電灯の点灯装置の固有共振周波数特性を示す波形図
【図７】整合回路の構成例を示す回路図
【図８】従来の無電極放電灯と誘導コイルとコアの概略を示す回路図
【図９】図８におけるＺ−Ｚ部分の側面図
【図１０】従来における無電極放電灯（１灯）の点灯装置の構成を示す回路図
【図１１】従来の無電極放電灯の点灯装置の始動点灯時における各誘導コイル両端の電圧・電流波形を示す波形図
【図１２】従来における無電極放電灯（並列２灯）の点灯装置の構成を示す回路図
【符号の説明】
【００６８】
１  無電極放電灯
２  コア
３  誘導コイル
４  整合回路（Ｌ１あり）
５  整合回路（Ｌ１なし）
６  出力回路部
７  高周波電源
８  直流電源
９  商用電源
１０  点灯回路
１２  周波数制御部
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
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【図１０】
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【図１１】
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【図１２】
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